顶管施工技术在污水管道工程中的应用研究_陈剑峰.pdf

第 15 卷 第 6 期 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 2022 年12 月 Supervision Test and Cost of Construction 43 作者简介：作者简介：陈剑峰（1971），男，福建安溪人，大学本科，工程师，现主要从事市政工程施工与管理工作。顶管施工技术在污水管道工程中的应用研究顶管施工技术在污水管道工程中的应用研究 陈剑峰（福建广耀建设工程有限公司，福建 厦门 361000）摘要：摘要：地下污水管道工程中，顶管技术因环境破坏度低、施工效率快、施工成本低等优势而得到了广泛应用。文章以厦门市同安区工业园区污水处理工程为例，分析了顶管施工技术的具体应用方法。首先介绍了顶管施工技术的工艺流程，而后介绍了工作井施工及设备安装、顶管始发顶进作业、顶管中部顶进作业、管节安装及管道接口处理、纠偏与沉降控制几个顶管施工要点，旨在通过本文研究明确污水管道工程中顶管施工技术的应用价值，规范顶管施工技术应用的操作规程，确保污水管道工程中顶管施工技术的科学应用，从而提高污水管道工程的施工质量。关键词：关键词：施工技术；顶管技术；污水管道；沉降控制 中图分类号：中图分类号：TU992 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：1674-2133（2022）06-43-04 Application of Pipe Jacking Construction Technology in Sewage Pipeline Engineering CHEN Jian-feng(Fujian Guangyao Construction Engineering Co.,Ltd.,Xiamen,Fujian 361000,China)Abstract:In underground sewage pipeline engineering,pipe jacking technology has been widely used due to its advantages of low environmental damage,fast construction efficiency and low construction cost.Taking the sewage treatment project of Tongan Industrial Park in Xiamen City as an example,this paper analyzes the concrete application methods of pipe jacking construction technology.Firstly,the process flow of pipe jacking construction technology is introduced,and then several key points of pipe jacking construction are introduced,such as working well construction and equipment installation,pipe jacking starting and jacking,pipe jacking in the middle,pipe joint installation and pipe interface treatment,deviation correction and settlement control.The purpose of this paper is to clarify the application value of pipe jacking construction technology in sewage pipeline engineering,and standardize the operation procedures of pipe jacking construction technology,To ensure the scientific application of pipe jacking construction technology in sewage pipeline engineering,so as to improve the construction quality of sewage pipeline engineering.Key words:construction technique;pipe jacking technology;sewage conduit;settlement control 1 1 前言前言 顶管施工技术是基于盾构技术衍生而来的地下管道施工技术，主要是利用千斤顶将工具管、掘进机等设备顶入土层，而后采用人工掘进或机械掘进方式穿越土层，在土层中完成待敷管道埋设，并将地下管道顶进至接收井处。利用顶管施工技术敷设管道时无需开槽，可降低建筑工程中土方挖掘量，能够有效节约施工成本。同时，还可增大敷设管道直径，确保污水管道工程的给水及排水 44 建 筑 监 督 检 测 与 造 价 第 15 卷 第 4 期 要求得到满足。目前，顶管施工技术已成为污水管道工程中重要且常用的管道敷设技术之一。2 2 工程概况工程概况 厦门市同安区工业园区污水处理工程，总管道布设长度共计 5031m，设计范围由工业园区污水处理厂配套泵站出水压力管预留接口开始，经由多个路段与西侧工业园区的污水厂进水闸门井相连接。新建污水压力管采用专用球磨铸铁管，新建管道总长度为 5050m，其中包含 161m 的顶管，另需建设十座阀门井，且排气阀井及排泥阀井的建设数量分别为 6 座与 7 座，此外，还要分别建设 7 座排泥湿井、2 座顶管工作井及 3 座顶管接收井，且施工过程中还要开展钢板桩支护以及破除恢复等其他工程。经商讨，本工程采用顶管施工技术实施污水管道工程建设。3 3 污水管道工程中顶管施工技术的污水管道工程中顶管施工技术的具体应用具体应用 3 3.1.1 污水管道工程中顶管施工工艺流程污水管道工程中顶管施工工艺流程 本工程污水管道施工需经过多个步骤，需以规范流程逐步推进顶管施工。应在施工开始后先进行测量放线，而后对放样是否精准进行复核，复核完成且无误后可开始工作井施工及设备安装，之后顶管出洞，逐步进行顶管初始顶进与中部顶进，顶进过程中应实时排运弃土，顶管顶进完成后需进行顶进方向测量及偏差纠正，之后还需做好下管及接口处理，在顶管进洞后应展开全线测量，最后再处理洞口。3 3.2.2 污水管道工程中顶管施工技术要点污水管道工程中顶管施工技术要点 3 3.2.1.2.1 工作井施工及设备安装工作井施工及设备安装 本工程采用沉井法设置工作井，将沉井划分为两节，分两次完成下沉。由于本工程地质属于粉质粘土，因而工作井施工前需利用双管高压旋喷桩施工工艺改良井位附近的地质条件，以免工作井施工时出现地表沉降问题。工作井施工时，通过旋喷压力调节、喷嘴孔径降低等措施应用化解大量冒浆等异常施工问题。工作井施工完成后，将安装顶管施工所需的设备设施，应将泥浆制备与泥浆处理设备、注浆润滑设备、空压机组安装于路面之上，还需设置冷却及供配电系统，并设置好供浆泵及地面管路。同时，需在竖井内安装污水泵、排泥泵、顶管机、顶管反力座、顶进轨道等设备设施。工作坑洞口应设置止水圈，设置时预先在沉井中埋设法兰底盘，保证端面平整后再将之安装稳固。3 3.2.2.2.2 顶管始发顶进作业顶管始发顶进作业 始发顶进顶管时，以顶管隧道的 0 至 15m 位置处作为始起点，应结合地层实际情况，合理设置顶管顶掘进的相关参数。始发顶进时，在开启顶管机主驱动电机且刀盘旋转之后，应结合洞门密封位置调节刀具位置。施工人员进入刀盘舱中在顶管机推进过程中实时观测刀盘、刀具以及洞口密封情况变化。为避免洞口密封圈受损，可将黄油涂抹于洞口密封橡胶圈之上，并需按照径向方向调大洞口密封扇形压板。顶进施工过程中应控制好推力大小及速度，应均速缓慢向前推进，结合顶进情况酌情调低刀盘转速，各断处刀盘切削时间尽可能延长，以保持刀盘正向阻力的均匀度，防止顶管机发生位置偏移现象。顶进时要实时测量以校位轴线位置，防止顶进偏离轴线位置。3 3.2.3.2.3 顶管中部顶进作业顶管中部顶进作业 （1）开挖面泥膜构建 顶管中部顶进作业时，遇到松散性、强透水地层时，为防止开挖面出现沉降问题或意外塌陷，需要利用泥水加压平衡的方式掘进施工。顶进过程中，可通过泥水循环方式在开挖面上构建一层泥膜，进而增强开挖工作面的稳定性。泥浆处理过程中，各顶管作业面所应用的均是三级泥水处理系 2022 No.6 陈剑峰：顶管施工技术在污水管道工程中的应用研究 45 统。首先利用泥水分离设备初筛泥浆渣土，将其中粒径高于 5mm 的固相颗粒筛除，并利用振动筛分离泥块及碎石。粒径不足 5mm 的固液混合物经过筛后可顺利进入泥浆沉淀槽，之后将混合液通过渣浆泵的作用送入旋流器之中，在此设备中分离粒径不低于 45m 的固相颗粒。分离得到的固相物中如果含水量较高，可再次利用振动筛降低其中水分，使之成为渣料集中堆放。泥浆从旋流器中分离出来后，二级旋流器会对其进行二次处理，筛除其中粒径高于 25m 的固相物，而后再利用压滤机设备分离泥浆中的颗粒物，待泥浆转化为清水样后再进入到泥浆箱中，用于构建开挖面泥膜。（2）切土与顶进施工 泥膜构建完成后，在刀盘驱动下实施切土作业，而后启动顶进系统实施中部顶进。顶进过程中应将开挖量控制作为重点，尽可能避免超挖现象，防止因开挖量过大导致地层沉降。同时也要防止欠挖导致地层隆起问题。泥水平衡式顶管开挖施工时，循环泥水流出时泥砂会一同排出，此时无法完成开挖量的有效测量，因而可结合供排泥浆流量大小、结合泥浆密度值，综合土工试验所得出的结果进行开挖量的计算，从而估算出顶时施工中的实际挖土量，并与预设开挖土量展开对比分析，于顶进过程中实时调节顶进参数，进而保证开挖量符合顶进施工的设计标准。3 3.2.4.2.4 管节安装及管道接口处理管节安装及管道接口处理 本工程应用的是 T 型钢套环管道接口形式，密封处理采用的是齿形橡胶圈。在工厂完成球磨铸铁管预制与养护后，将管材运至施工现场，在工作坑中完成安装作业。管道安装前，需全面检测管道表面有无破损，且要对钢套环、橡胶密封圈等材料表面是否存在裂纹或凹坑进行检查。粘结木衬垫时，要求凹凸口一一对应，且要保持环向间隙的均匀性。3 3.2.5.2.5 纠偏与沉降控制纠偏与沉降控制 顶管施工时，需在顶进过程中实时测量与纠正顶管偏差，测量发现顶管存在误差后，应缓慢校正已顶进完成的管道，不可强力纠正，防止管道出现扭转、导转偏移或后靠背严重变形等问题。纠偏时，可采用超挖法、顶木法进行纠偏，也可利用千斤顶纠正管道偏差。（1）管道偏差纠正 顶管安装过程中，若主油缸、工具管刀盘与管道的轴线位置未处于平行状态，在顶管施工时可能会因顶进作用影响而使管道扭矩增大，进而导致管道出现扭转问题。顶管施工时，若管道内部设备布设位置选择不合理，也会使管道出现扭转现象。此外，地质条件因素也可能导道管道位置发生偏移。为防止管道扭转或偏移，本工程施工中需严格控制顶管设备安装精度，通过保证管道轴线平行、稳定加固主油缸等措施实现顶管设备安装的偏差控制。顶进施工时，严格遵循顶进施工的预定流程，并按照重量对称分布的原则设置管道内的设备，防止管道顶进施工时出现管道扭转问题。此外，还可基于施加外力对已存在的扭转力进行平衡，进而防止管道扭转。若顶距小于 15m 时，可利用主压千斤顶的方式校正管道轴线偏差，进而将顶管偏差控制在允许范围内。顶管施工中顶管允许偏差详见表 1。表表 1 顶管允许偏差顶管允许偏差 项目 顶距/m 允许偏差/mm 检验频率 检验方法 范围 点数 中线 15m 30 所有节管 1 测量与检查记录 位移 15m 50 管内底高程 15m+10 水准仪测量-20 15m+20-40